大數(shù)據(jù)時(shí)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

孫聞妮

（甘肅省平?jīng)錾鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，甘肅 平?jīng)?744000）

在過去的幾十年里，我國的經(jīng)濟(jì)水平較為落后，所以把發(fā)展重點(diǎn)放在經(jīng)濟(jì)上。然而近些年，隨著經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，我國已經(jīng)將發(fā)展重心放在了“可持續(xù)發(fā)展理念”上。在當(dāng)前的發(fā)展理念下，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)必不可少，因此，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)成為了當(dāng)前國家發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)。為了進(jìn)一步保護(hù)我國的生態(tài)環(huán)境，就必須不斷創(chuàng)新環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，并將其作為我國生態(tài)環(huán)境的基本保障。

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

從信息化角度來看，環(huán)境監(jiān)測呈現(xiàn)出系統(tǒng)的工作模式：信息數(shù)據(jù)采集-信息數(shù)據(jù)分析-呈現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測的信息數(shù)據(jù)，這其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都發(fā)揮著自身的作用，相互獨(dú)立且相互銜接，想要提高環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，就必須要將這三個(gè)環(huán)節(jié)全部做好[1]。目前，我國的環(huán)境保護(hù)工作正在向代價(jià)小、效益高、排放低、可持續(xù)的中國特色環(huán)境保護(hù)新方向發(fā)展。在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中，對(duì)信息化技術(shù)的應(yīng)用包括綜合指數(shù)法、模糊綜合評(píng)判法、灰色聚類法等等，并且在不斷地實(shí)踐總結(jié)過程中，嘗試突破按照空氣、地表水、噪聲等多方面進(jìn)行單獨(dú)要素評(píng)價(jià)的模式，開創(chuàng)了具備多元化的環(huán)境要素。

2 大數(shù)據(jù)時(shí)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)面臨的問題

從宏觀層面來看，目前的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)所呈現(xiàn)出的環(huán)境信息涵蓋著一部分人文因素[2]。在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測時(shí)，會(huì)在一部分環(huán)境信息中融入社會(huì)以及地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素。但是，其總體信息仍然較為單一，很難在環(huán)境信息中呈現(xiàn)出多元化信息數(shù)據(jù)，無法將環(huán)境保護(hù)工作與實(shí)際的社會(huì)發(fā)展聯(lián)系起來。

從微觀層面來看，目前的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)對(duì)信息化的應(yīng)用始終存在一定程度的缺陷，這些缺陷主要來源于環(huán)境信息的復(fù)雜性。在呈現(xiàn)環(huán)境信息時(shí)，目前的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)僅能提供較為直觀的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，難以在其中融入可持續(xù)發(fā)展理念。

環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的數(shù)據(jù)庫管理仍然采用較為落后的管理模式，很難跟上社會(huì)發(fā)展的步伐，社會(huì)發(fā)展、氣象等信息很難被有效地反映到數(shù)據(jù)庫中。

3 大數(shù)據(jù)在環(huán)境監(jiān)測信息化中的優(yōu)勢

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)及其特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)是指從社會(huì)上通過各種方式獲得各種不同信息的總稱[3]。大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜等特征，其中包含的信息數(shù)據(jù)能夠?yàn)楦餍懈鳂I(yè)提供有效的支撐。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，為人們的生活以及各行業(yè)的發(fā)展帶來了便利。但是，大數(shù)據(jù)技術(shù)的信息數(shù)據(jù)價(jià)值密度較低，也就是說，大數(shù)據(jù)技術(shù)中所涵蓋的信息數(shù)據(jù)，無論是對(duì)社會(huì)發(fā)展還是對(duì)個(gè)人，都存在大量的無用信息。在應(yīng)用大數(shù)據(jù)時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行加工和篩選，挑選出有利于自身發(fā)展的信息數(shù)據(jù)。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測的優(yōu)勢

3.2.1 提升生態(tài)環(huán)境綜合預(yù)警能力

大數(shù)據(jù)技術(shù)包含海量、分散、實(shí)時(shí)變化的信息數(shù)據(jù)，在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中，可以通過對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測[4]。大數(shù)據(jù)能夠有效推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心預(yù)警的精準(zhǔn)度，通過大數(shù)據(jù)采集的信息，對(duì)部分區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且將監(jiān)測到的信息傳送至環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，由監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行分析，以此作為環(huán)境監(jiān)測技術(shù)啟動(dòng)預(yù)警的技術(shù)支撐。另外，由于大數(shù)據(jù)技術(shù)中的信息數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)變化的，因此需要根據(jù)區(qū)域的環(huán)境變化，不斷錄入全新的信息，以此保障環(huán)境監(jiān)測技術(shù)預(yù)警的時(shí)效性，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)該區(qū)域可能發(fā)生的環(huán)境污染問題。

3.2.2 提升科學(xué)決策水平

大數(shù)據(jù)技術(shù)可以為環(huán)境監(jiān)測提供具有可視性的信息數(shù)據(jù)，幫助相關(guān)工作人員完成對(duì)環(huán)境信息的分析工作[5]。通過可視化的信息數(shù)據(jù)，能夠更加方便地分析生態(tài)環(huán)境的具體情況，并且該數(shù)據(jù)信息并非靜態(tài)呈現(xiàn)的，而是通過動(dòng)態(tài)的方式不斷變化的。也就是說，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)，能夠幫助相關(guān)工作人員更為直接地觀測到生態(tài)環(huán)境的變化，并做出適用于區(qū)域發(fā)展的生態(tài)環(huán)境保護(hù)決策以及管理措施。另外，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，還能夠構(gòu)建專門的環(huán)境治理模型，為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)工作提供幫助。

3.2.3 提升健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能力

目前，人們?cè)絹碓疥P(guān)注自然生態(tài)環(huán)境，這主要是因?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境對(duì)人們的健康所造成的不良影響。生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作不僅要考慮到我國各領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，還要考慮到生態(tài)環(huán)境與國民健康之間的關(guān)系。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，能夠幫助相關(guān)工作人員了解到居民的健康情況，并對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，了解當(dāng)?shù)氐奈廴厩闆r以及生態(tài)環(huán)境中的有害因素。通過對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑸鷳B(tài)環(huán)境與人體健康聯(lián)系起來，構(gòu)建環(huán)境治理模型，以了解周圍環(huán)境的情況以及各種污染可能對(duì)人體健康造成的危害。

3.2.4 提高公眾服務(wù)能力

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以為人們構(gòu)建一個(gè)以環(huán)保為主體的輿情分析云平臺(tái)，通過該平臺(tái)，加強(qiáng)人們對(duì)環(huán)境保護(hù)以及生態(tài)文明建設(shè)的重視，從基層推進(jìn)環(huán)境保護(hù)工作[6]。另外，也可以通過“數(shù)據(jù)眾包”等方式，讓公眾參與到環(huán)境保護(hù)工作中。公眾在日常生活中，可以通過自己攜帶的移動(dòng)設(shè)備，完成對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集。整個(gè)過程，都無需人工干預(yù)。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，人們能夠有效收集各地區(qū)的環(huán)境信息，并且對(duì)這些信息進(jìn)行分析。另一方面，通過這種方式還能在監(jiān)測環(huán)境的同時(shí)，了解社會(huì)熱點(diǎn)事件，根據(jù)社會(huì)的發(fā)展制定相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)政策。

4 大數(shù)據(jù)時(shí)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)的采集類別

4.1.1 根據(jù)內(nèi)容分類

根據(jù)環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容，可將環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)分為生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)、污染源排放數(shù)據(jù)、人群活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境數(shù)據(jù)三種。首先，生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)可以細(xì)分為大氣情況、水質(zhì)情況、土質(zhì)情況、地方降雨情況、噪聲污染情況等等；其次，污染源排放數(shù)據(jù)可以細(xì)分為工廠排放的廢氣、污水、固體廢物；最后，人群活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境數(shù)據(jù)可以細(xì)分為人們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂玫母鞣N能源以及日常生活中產(chǎn)生的垃圾與交通問題，該種信息一般來源于各類官方展開的統(tǒng)計(jì)工作。

4.1.2 根據(jù)數(shù)據(jù)的生命周期分類

根據(jù)數(shù)據(jù)的生命周期可以分為三類：冷數(shù)據(jù)、溫?cái)?shù)據(jù)以及熱數(shù)據(jù)。所謂冷數(shù)據(jù)，就是歷史歸檔且未被及時(shí)處理的原始數(shù)據(jù)。該類數(shù)據(jù)主要作用于地方污染源排放的數(shù)據(jù)中，該類數(shù)據(jù)的訪問量較低，計(jì)算分析工作也更為便捷。雖然這種數(shù)據(jù)內(nèi)容較為龐大，但是讀取與計(jì)算分析的難度卻較低；溫?cái)?shù)據(jù)則是可供歷史查詢的周期較長的分析報(bào)表數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)的訪問頻率較低，運(yùn)算難度稍高于冷數(shù)據(jù)。熱數(shù)據(jù)則是具備時(shí)間維度的數(shù)據(jù)，該種數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)時(shí)間的流動(dòng)發(fā)生變化并不斷豐富，在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心應(yīng)用這種數(shù)據(jù)的概率較高，并且運(yùn)算難度也較高。

4.2 數(shù)據(jù)集成策略

大數(shù)據(jù)集成的主要目的是確保信息和數(shù)據(jù)能夠在各個(gè)領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用，這也是環(huán)境監(jiān)測技術(shù)對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基本前提。為了保證大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測提供切實(shí)有效的幫助，就必須確保大數(shù)據(jù)集成的水平，在集成過程中還要考慮到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、補(bǔ)采、清洗以及監(jiān)控等四個(gè)方面。

4.2.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，是在收集到信息數(shù)據(jù)后，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的第一道工序。一般來說，大數(shù)據(jù)技術(shù)收集到的信息數(shù)據(jù)往往會(huì)呈現(xiàn)出不同的格式以及不同的內(nèi)容，該模塊的作用就是將這些數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行統(tǒng)一。在收集到信息數(shù)據(jù)后，需要將不同數(shù)據(jù)源獲得的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成統(tǒng)一格式編碼的信息數(shù)據(jù)，以便于后續(xù)工作的開展。

4.2.2 數(shù)據(jù)補(bǔ)采模塊

在數(shù)據(jù)采集以及傳輸過程中，為了避免由于特殊原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)傳輸中斷或者數(shù)據(jù)文件損壞等問題，就需要在數(shù)據(jù)采集之后的傳輸環(huán)節(jié)中，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容以及數(shù)據(jù)格式制定相應(yīng)的補(bǔ)采規(guī)則。對(duì)于冷數(shù)據(jù)以及溫?cái)?shù)據(jù)，可以通過人工方式完成相關(guān)的補(bǔ)采工作，而對(duì)于動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)熱數(shù)據(jù)，則需要考慮到補(bǔ)采任務(wù)的自主動(dòng)作。

4.2.3 數(shù)據(jù)清洗模塊

所謂的數(shù)據(jù)清洗，就是對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。大數(shù)據(jù)技術(shù)信息所包含的技術(shù)價(jià)值密度較低，在收集信息數(shù)據(jù)時(shí)，難免會(huì)收集到一些不具備環(huán)境特征的信息數(shù)據(jù)。針對(duì)這些數(shù)據(jù)，就需要制定詳細(xì)的規(guī)則進(jìn)行剔除。在制定信息數(shù)據(jù)的清洗規(guī)則時(shí)，既要保證信息數(shù)據(jù)具有較高的價(jià)值，也要確保信息數(shù)據(jù)的完整性。

4.2.4 采集監(jiān)控模塊

在整個(gè)數(shù)據(jù)庫的信息數(shù)據(jù)采集過程中，需要發(fā)起大量的采集、轉(zhuǎn)換以及加載等任務(wù)。在這個(gè)過程中，為了保障信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，就必須要具備較強(qiáng)的調(diào)度管理以及監(jiān)控能力，能夠掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，并且跟蹤管理各類任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)。

5 結(jié)論

本文簡要闡述了大數(shù)據(jù)在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中的優(yōu)勢，分析了當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代中環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及問題所在，并提出相應(yīng)的解決措施，希望能夠?yàn)槲覈纳鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)提供一定幫助。